2022年高中物理 第三章 原子结构之谜 第一节 敲开原子的大门自我小测 粤教版选修3-5

2022年高中物理 第三章 原子结构之谜 第一节 敲开原子的大门自我小测 粤教版选修3-51如图314所示，电子在电势差为U1的电场中加速后，垂直射入电势差为U2的偏转电场中在满足电子能射出偏转电场的条件下，下列四种情况中，一定能使电子的偏转角变大的是()图314AU1变大、U2变大BU1变小、U2变大CU1变大、U2变小 DU1变小、U2变小2汤姆生认为阴极射线中的带电粒子是电子，而不是原子，是因为_3显像管内电子枪发射的电子流为480 A，经过1.0104 V电压的加速后到达荧光屏，那么每秒钟有_个电子到达荧光屏，每个电子到达荧光屏时所具有的动能大小为_4已知电子质量为9.11031 kg，电荷量为1.61019 C，当氢原子核外电子绕核旋转的轨道半径为0.531010 m时，求电子绕核运动的速度、频率、动能和等效的电流(静电力常量k9.0109 Nm2/C2)5已知电子的质量m9.11031 kg，电荷量e1.61019 C，它以初速度v03.0106 m/s沿着与场强垂直的方向射入宽度l6.0102 m的匀强电场中，场强大小为E2103 N/C，方向如图315所示求：图315(1)电子在电场中的运动时间；(2)电子飞离电场时速度的大小和方向；(3)电子飞离电场时发生的侧移量y.6如图316所示，在彼此平行的A、B、C三块金属板与电源相接，B、A间相距为d1，电压为U1；B、C间相距为d2，电压为U2，且U1U2.一个电子(电荷量为e，质量为m)从紧靠A极板处由静止释放，经过电压U1加速后沿直线从B极板中央小孔进入B、C极板间，不计重力试求：图316(1)电子在B、C板之间前进的距离L；(2)电子往复运动的周期7水平放置的两块平行金属板长l5.0 cm，两板间距d1.0 cm，两板间电压为90 V，且上板为正，一个电子沿水平方向以速度v02.0107 m/s从两板中间射入，如图317所示，求：图317(1)电子偏离金属板的侧位移是多少？(2)电子飞出电场时的速度是多少？(3)电子离开电场后，打在屏上的P点，若s10 cm，求OP之长8如图318所示是显像管电子束运动的示意图设加速电场两极间的电势差为U，匀强磁场区域的宽度为L，要使电子束从磁场中出来在图示120范围内发生偏转(即上下各偏60)，磁感应强度B的变化范围应如何？(电子电荷量e，质量m为已知)图318参考答案1解析：要使电子的偏转角变大，可以有两种途径：减小U1使发射速度减小，从而增加偏转时间增大U2增加偏转力综合分析得，B正确答案：B2解析：由电子的发现过程，我们可知阴极射线中带电粒子的荷质比，比那时已知质量最小的氢离子的荷质比都要大2 000倍，再接着，当测得了发射物质的电荷量，用荷质比和带电荷量求出发射物质的质量，得出发射物质的质量要远远小于原子质量答案：电子的质量远远小于原子质量3解析：每秒钟到达荧光屏的电荷量：qIt4.80104 Cn31015(个)由动能定理得：eUEk0EkeU1.610191.0104 J1.61015 J.答案：310151.61015 J4解析：电子受核的库仑力为绕核转动的向心力，由公式：m，可得ve2.18106 m/s，f6.551015 Hz，Emv22.161018 J，I1.05103 A.答案：2.18106 m/s6.551015 Hz2.161018 J1.05103 A5解析：(1)电子在电场中运动的时间t s2.0108 s.(2)电子在电场中只受电场力作用，沿电场方向加速度a m/s23.51014 m/s2电子飞离电场时沿电场方向的速度分量vat3.510142.0108 m/s7.0106 m/s电子飞离电场时速度大小为vt m/s7.6106 m/s偏转角的正切值tan2.33偏转角arctan2.3366.8.(3)偏转的侧移量yat23.51014(2.0108)2 m7.0102 m.答案：(1)2.0108 s(2)7.6106 m/s速度方向偏离原方向66.8(3)7.0102 m6解析：(1)电子在平行极板A、B间受电场力加速，在B、C板间克服电场力作用减速由动能和电势能守恒可知eU1eL0，在B、C板之间前进距离Ld2.(2)电子先在A、B板间加速，在B、C板间减速直至速度为零，然后在B、C板间反向加速，在A、B板间反向减速，直至停止；然后又加速，减速做往复运动电子在A、B两板间和B、C两板间的加速度分别为a1，a2.运动时间分别为t1d1，t2电子往复运动的周期为T2(t1t2)2()答案：(1)d2(2)2()7解析：电子在匀强电场中受到电场力与重力作用，由于电场力F1.441015 N，远大于电子的重力(约91030 N)，故只考虑电场力的作用由于沿水平方向做匀速运动，沿竖直方向做初速度为零的匀加速运动，与平抛物体的运动类似(1)电子在电场中的加速度：a侧位移y0at2，因ty0 m2.5103 m.(2)电子飞出电场时，水平分速度vxv0，竖直分速度vyat4106 m/s飞出电场时的速度为v，代入数据可得v2.04107 m/s设v与v0的夹角为，则tan0.2.(3)电子飞出电场后做匀速直线运动OPy0y0stan(2.51030.10.2) m2.25102 m.答案：(1)2.5103 m(2)v2.04107 m/stan0.2(3)OP2.25102 m8解析：电子在电场中加速有eUmv2电子进入磁场后做匀速圆周运动有qvB电子向上偏转60角时其轨迹示意图如图所示，由几何关系知：R由式可解得B当B减小时，R增大，偏角减小，当B反向后，电子向下偏转，其规律相同，所以，磁感应强度的变化范围为B，方向垂直纸面向里或向外答案：B9图319是测量带电粒子质量的仪器的工作原理示意图设法使某有机化合物的气态分子导入图示的容器A中，使它受到电子束轰击，失去一个电子成为正一价的分子离子分子离子从狭缝S1以很小的速度进入电压为U的加速电场区(初速不计)，加速后，再通过狭缝S2、S3射入磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ，最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面且平行于狭缝S3的细线若测得细线到狭缝S3的距离为d，导出分子离子的质量m的表达式图3199解析：设离子的质量为m，电荷量为q，经过加速电场时，由qUmv2得从狭缝S3射入磁场区域的速度v射入磁场后，受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，由于垂直于边界射入，离子恰经过半个圆，如图b所示，其圆半径R，由离子做匀速圆周运动的条件：qvB，代入式的结果后，即得离子的质量m.答案：m10(探究)用实验测定电子的荷质比是多少10解析：实验原理：(1)电子在电场中受电场力作用而偏转，所受的力F电Ee，达到最大偏转时，有偏转的距离at2h.(2)当加了匀强磁场后，电子受洛伦兹力和电场力方向相反，当电子不再偏转时有evBEev，将式代入式得即可得到荷质比计算公式为.答案：把两个边长相等的金属板如图所示放置(金属板的边长为d，两极板间距为h)，加如图所示的匀强电场E，使阴极射线从如图位置射入，测出当阴极射线达到最大偏向时的电场强度E的大小；保持E不变，再加以垂直电场向外的匀强磁场B，从小到大不断增加B，当阴极射线可以水平射出时读出磁感应强度探究结论：电子荷质比.